一种差分输出的仪表放大器

技术领域

本发明涉及电路技术领域，特别是涉及一种差分输出的仪表放大器。

背景技术

EEG信号代表脑电图，脑电图是脑神经细胞电生理活动在大脑皮层或头皮表面的总体反映。脑电信号中包含了大量的生理与疾病信息，并广泛应用于脑活动分析和疾病诊断。但是由于EEG信号幅值低、随机性和非线性强，在采集过程中极易受到其他信号的影响，增加后续分析难度。

由于脑电信号是大脑皮层神经元群同步放电经由皮层、脑脊液、硬膜、颅骨与头皮等多层组织传递到放置于头皮的电极采集得到，极易被污染，很可能使得EEG中隐含的大脑功能信息被噪声掩盖，甚至得出错误的结论。常见的EEG信号噪声可以分为非生理性和生理性。在生理性噪声中，比如：呼吸，心跳。非生理性噪声，比如：工频，手机射频等。

现有的EEG数据采集方案是：AFE前端采用仪表放大器(INA)差分输入，单端输出。然后单端进行放大，滤波，数据送入模数转换器ADC进行采样。仪表放大器是标准的三运放架构，为了满足共模抑制比CMRR要求，仪表放大器内部对差分信号使用减法器，这样会导致输出是单端信号。EEG信号单端信号，无论是精度，信噪比，抗干扰能力都不如差分信号。但是现有的仪表放大器都是单端输出的，无法满足全差分的需求。

因此，如何实现仪表放大器的差分输出是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种差分输出的仪表放大器，实现差分输出，提高信噪比和抗干扰能力。

为解决上述技术问题，本发明提供一种差分输出的仪表放大器，包括：

第一三运放仪表放大器、第二三运放仪表放大器以及增益电阻R0；第一三运放仪表放大器包括运算放大器A1、A2、A3和电阻R1、R2、R3、R4、R5、R11，第二三运放仪表放大器包括运算放大器A4、A5、A6和电阻R6、R7、R8、R9、R10、R12；

第一三运放仪表放大器与第二三运放仪表放大器之间交叉连接，运算放大器A1的反相输入端与A5的反相输入端之间通过R0相连接，运算放大器A2的反相输入端与A4的反相输入端相连接。

优选的，所述运算放大器A1的同相输入端与运算放大器A2的同相输入端均与所述差分输出的仪表放大器的第一输入端相连，运算放大器A1的输出端经电阻R1连接A1的反相输入端，运算放大器A2的输出端经R2连接A2的反相输入端；运算放大器A3的反相输入端分两路，一路经R3连接A1的输出端，另一路连接R5的一端，R5的另一端和A3的输出端均与所述差分输出的仪表放大器的第一输出端相连；运算放大器A3的同相输入端分两路，一路经R4连接A2的输出端，另一路经R11接地。

优选的，所述运算放大器A4的同相输入端与运算放大器A5的同相输入端均与所述差分输出的仪表放大器的第二输入端相连，运算放大器A4的输出端经电阻R6连接A4的反相输入端，运算放大器A5的输出端经R7连接A5的反相输入端；运算放大器A6的反相输入端分两路，一路经R8连接A4的输出端，另一路经R12接地，运算放大器A6的同相输入端分两路，一路经R9连接A5的输出端，另一路连接R10的一端，R10的另一端和A6的输出端均与所述差分输出的仪表放大器的第二输出端相连；A5的反相输入端和A1的反相输入端通过增益电阻R0相连。

本发明所提供的一种差分输出的仪表放大器，与传统的仪表放大器不一样，输出的不再是单端信号，而是差分信号，满足全差分的需求，差分信号无论是精度，信噪比，抗干扰能力都比单端信号强，实现差分输出，提高输出信号的信噪比和抗干扰能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的差分输出的仪表放大器结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种差分输出的仪表放大器，以实现差分输出，提高信噪比和抗干扰能力。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例所提供的一种差分输出的仪表放大器结构示意图，图1中，标记7表示第一三运放仪表放大器，标记8表示第二三运放仪表放大器，标记9表示仪表放大器参考，即电路的“地”，零点点位，标记10表示增益电阻，即R0。该差分输出的仪表放大器包括：

第一三运放仪表放大器、第二三运放仪表放大器以及增益电阻R0；第一三运放仪表放大器包括运算放大器A1、A2、A3和电阻R1、R2、R3、R4、R5、R11，第二三运放仪表放大器包括运算放大器A4、A5、A6和电阻R6、R7、R8、R9、R10、R12；

第一三运放仪表放大器与第二三运放仪表放大器之间交叉连接，运算放大器A1的反相输入端与A5的反相输入端之间通过R0相连接，运算放大器A2的反相输入端与A4的反相输入端相连接。

本发明提供的差分输出的仪表放大器输出差分信号，采用两个三运放仪表放大器交叉连接，包括第一三运放仪表放大器、第二三运放仪表放大器以及增益电阻R0。为了使仪表放大器能输出差分信号，采用两个仪表放大器交叉连接，图1中Vout_A和Vout_B输出刚好就是全差分信号。这种新电路使用单个增益电阻提供具有精密增益或衰减的全差分输出。并且优点是链路不用匹配电阻，所以不影响仪表放大器的性能。通过一种新的将两个参考引脚连接在一起的特殊设计方式，可以根据需要调整输出并控制共模电压。

其中，运算放大器A1的同相输入端与运算放大器A2的同相输入端均与所述差分输出的仪表放大器的第一输入端相连，运算放大器A1的输出端经电阻R1连接A1的反相输入端，运算放大器A2的输出端经R2连接A2的反相输入端；运算放大器A3的反相输入端分两路，一路经R3连接A1的输出端，另一路连接R5的一端，R5的另一端和A3的输出端均与所述差分输出的仪表放大器的第一输出端相连；运算放大器A3的同相输入端分两路，一路经R4连接A2的输出端，另一路经R11接地。

其中，运算放大器A4的同相输入端与运算放大器A5的同相输入端均与所述差分输出的仪表放大器的第二输入端相连，运算放大器A4的输出端经电阻R6连接A4的反相输入端，运算放大器A5的输出端经R7连接A5的反相输入端；运算放大器A6的反相输入端分两路，一路经R8连接A4的输出端，另一路经R12接地，运算放大器A6的同相输入端分两路，一路经R9连接A5的输出端，另一路连接R10的一端，R10的另一端和A6的输出端均与所述差分输出的仪表放大器的第二输出端相连；A5的反相输入端和A1的反相输入端通过增益电阻R0相连。

本发明所提供的一种差分输出的仪表放大器，与传统的仪表放大器不一样，输出的不再是单端信号，而是差分信号，满足全差分的需求，差分信号无论是精度，信噪比，抗干扰能力都比单端信号强，实现差分输出，提高输出信号的信噪比和抗干扰能力。

以上对本发明所提供的一种差分输出的仪表放大器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。